智能合约 -- 常规漏洞分析 + 实例
1.重入攻击
漏洞分析
攻击者利用合约漏洞，通过fallback()或者receive()函数进行函数递归进行持续取钱。
刚才试了一下可以递归10次，貌似就结束了(version: 0.8.20)。
直接看代码:
- 银行合约：有存钱、取钱、查看账户余额等函数。
- 攻击合约: 攻击、以及合约接受以太币就触发的receive()函数。
分析 ： 攻击者通过Attack 合约调用attack()接口,先存钱，后进行取钱;那么Bank会向该合约发送以太币,进而触发Attack合约的 receive()函数,然后又进行取钱操作，由于形成递归操作，Bank合约的withdraw()接口的，账户置0操作无法执行，从而形成无限递归。
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity >= 0.8.0 <= 0.9.0;
contract Bank {
mapping (address => uint) public balances; // 账户 => 余额
// 存钱函数
function desposit() public payable {
require(msg.value >0, "save money cannot be zero");
balances[msg.sender] += msg.value;
}
// 取钱函数
function withdraw() public{
require(balances[msg.sender] >0,"balance is not exists");
(bool success,) = msg.sender.call{value:balances[msg.sender]}(""); // 递归下面的操作必须等待递归之后才能执行
balances[msg.sender] = 0; // 置0 操作
}
// 查看账户余额
function getBalance() public view returns(uint){
return balances[msg.sender];
}
}
contract Attack {
Bank public bank;
constructor( address _bankAddress){
bank = Bank(_bankAddress);
}
// 攻击函数
function attack() public payable {
bank.desposit{value:msg.value}();
bank.withdraw();
}
receive() external payable {
if(address(bank).balance >0){ //如果银行合约还有钱持续调用
bank.withdraw();
}
}
}
漏洞解决
1. 采用更为安全的转账函数
原理：函数的执行会消耗gas,如果可支付gas不满足 递归消耗的gas，从而报错进行合约状态回滚。
.transfer()：发送失败则回滚交易状态，只传递 2300 Gas 供调用，防止重入。
.send()：发送失败则返回 false，只传递 2300 Gas 供调用，防止重入。
.call()：发送失败返回 false，会传递所有可用 Gas 给予外部合约 fallback() 调用；可通过 { value: money } 限制 Gas，不能有效防止重入。payable 标识符
在函数上添加 payable 标识，即可接受 Ether，并将其存储在当前合约中。
2.互斥锁
原理: 第一去取钱,状态变量修改为true，从而将函数锁住，必须等这次函数执行完毕，才能重新对函数进行调用。
3. 先将账户余额置0,再转账
原理: 先账户置0，就算转账触发递归，再次取钱 ,由于账户余额小于0，会直接抛异常。(当攻击这利用Attack合约攻击已修复好Bank合约，按道理能触发递归，接着会报 "balance is not exists",但是他却能正常执行，但是重入没触发，钱存到Bank里，没有拿回来。)
2.整形溢出
漏洞分析
算术溢出（arithmetic overflow）或简称为溢出（overflow）是指在
计算机领域里所发生的。运行单项数值计算时，当计算产生出来的
结果大于寄存器或存储器所能存储或表示的能力限制的情况就称为
算术上溢。反之，称为算术下溢。
我的理解：输入的数字超过计编程语言的数据类型设置的最大范围，表现出的数字跟预想数字不一致。
举例： 一个数据类型A取值范围是 0- 5 ,那么3 - 3 = ? 对于数据类型A的结果是多少？
我们可以把 0 - 5看成一个圈, A的最小值是0, 那么 -1 就是5, 那么-3 就是3;
3 + 3 = 6，由于A最大值5，溢出之后, 6 -> 0。
看代码：
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity >= 0.8.0 <= 0.9.0;
contract TimeLock {
mapping(address => uint) public balances;
mapping(address => uint) public lockTime;
// 存钱并且冻结账户一周
function deposit() public payable {
balances[msg.sender] += msg.value;
lockTime[msg.sender] = block.timestamp + 1 weeks;
}
// 增加冻结时间
function addLcokTime(uint _time) public {
lockTime[msg.sender] += _time;
}
// 取钱
function withdraw() public {
require(balances[msg.sender] > 0, "balance cannot be zrro");
require(block.timestamp > lockTime[msg.sender] , " account is still frozen");
uint _value = balances[msg.sender];
balances[msg.sender] = 0;
(bool success,) = msg.sender.call{value:_value}("");
}
}
contract Attack{
receive() external payable {}
TimeLock public timelock;
constructor(address _timelock) {
timelock = TimeLock(_timelock);
}
function attack() public payable {
timelock.deposit();
timelock.addLcokTime(
type(uint).max + 1 - timelock.lockTime(address(this))
// 传入uint 最大 + 1 ，溢出变成0, - timelock.lockTime(address(this)) 与拿到map里的冻结时间,与原先冻结时间，相加溢出也变成0. 6 -6 =0
);
timelock.withdraw();
}
}漏洞解决
其实引入SafaMath库.参考这篇博客，其实原理很简单。
solidity合约开发-SafeMath_北纬32.6的博客-CSDN博客
我们把TimeLock 合约修改如下:
我们通过将2个值相加的结果，与 2个值进行比较,如果a + b发生溢出,那么 c 会小于a 或者b，从而抛出异常无法执行。
contract TimnLock {
......
function sum(uint a, uint b) public pure returns(uint){
uint c = a + b;
require(c >=a && c >= b, "overflow is trigger!");
return c;
}
......
}3. 未检查返回值
漏洞分析
在soldity中,像send、call、callcode、delegatecall和staticcal这些低级函数，会产生返回值作为执行结果,如果我们没有对其返回值进行判断很容易发生逻辑错误。
看下面代码：
我们Lotton合约中sendTowinner()并没有对send()的结果进行处理。
假如，我们没有赞助商通过deposit()赞助奖金,那么 send()函数会因为当前合约balance为0，没有足够eth转账,从而返回false。接着 payedOut 变为true。getWinAmount()进而能正常调用。但这并不是我们希望看到的。
我们希望send()成功，接着 payedOut 变为true,最后公开金额数量。
contract Lotto{
bool public payedOut = false;
address public winner; // 获胜者
uint private winAmount = 10000; // 获胜金额
// 2.向获胜者发送奖金
function sendTowinner(address _addr) public {
require(!payedOut);
winner = _addr;
payable(winner).send(winAmount);
payedOut = true;
}
// 3. 向外进公开获胜者的金额数量
function getWinAmount() public view returns(uint){
require(payedOut);
return winAmount;
}
// 1.赞助商赞助奖金
function desposit() public payable {
winAmount = msg.value;
}
}漏洞解决
// 向获胜者发送奖金
function sendTowinner(address _addr) public {
require(!payedOut);
winner = _addr;
bool success = payable(winner).send(winAmount);
// payable(winner).transfer(winAmount); ,失败直接会报错
require(success,"send falied");
payedOut = true;
}4.拒绝服务
我的理解:在soldiity里，拒绝服务漏洞可以简单理解为,因为合约内部或者外部账户操作，致使合约中的函数能大量消耗gas 和Ether或者不能被访问，从而使该函数无法正常执行。
举个例子：超市有三个收银点，正常来说人们排队在收银点进行扫码支 付，但是有一天网络出现了问题，所有收银点的顾客扫码支付都失败了， 而后面的人也不能进行支付买单，就导致了收银点的堵塞，超市不能正常 运营。又或者，在支付时有顾客故意闹事，使得后面的顾客也不能去支 付，这同样也会导致超市不能运营。我们可以看到有来自内部的，还有来 自外部的，都是可能会造成拒绝服务攻击。
1.在外部操控映射或者数组循环
这种情况一般是由于映射或数组循环在外部能被其他人操控,由于映射或数组没有长度没有被限制，从而导致大量消耗Ether和Gas。
看代码：
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity >= 0.8.0 <= 0.9.0;
/*
*@tile: 分发代币
*/
contract DistributeTokens{
uint public amount;
address public owner;
address[] public investors; // 投资者数组
uint[] public investorTokens; // 每个投资者的token
uint currentIndex;
event Transfer(address _from, uint _amount); // 转让代币触发的事件
constructor(){
owner = msg.sender;
}
// 投资者调用,记录每个投资者的地址，和应该分发的代币
function invest() public payable {
investors.push(msg.sender);
investorTokens.push(msg.value *5);
}
// 首次代币分发
function distribute() public {
require(msg.sender == owner);
for (uint i =0;i < investors.length && gasleft() > 30000; i++) {
transferToken(investors[i],investorTokens[i]);
currentIndex = i;
}
}
function transferToken(address _from,uint _amount) public {
// 在这里执行代币转移操作，将代币从合约地址转移到投资者地址
amount += _amount; // 记录总代币
emit Transfer(_from,_amount);
}
}在上面的代码片段中我们可以看到，distribute() 函数中会去遍历投资者数 组，但是合约的循环遍历数组是可以被外部的人进行人为扩充，如果有攻 击者要攻击这个合约，那么他可以创建多个账户加入投资者的数组，让 investors 的数据变得很大，大到让循环遍历数组所需的 gas 数量超过区块 gas 数量的上限，此时 distribute() 函数将无法正常操作，这样就会造成该 合约的拒绝服务攻击。
解决：如果合约必须通过一个变长数组进行转账,最好估计区块有多少笔交易，从而限制数组长度,另外必须追踪到能够进行到哪以便当操作失败开始从哪里恢复。
上面代码修改:
通过currentIndex 记录遍历数组当前索引，以便出异常查询。在循环中,加入gasleft()比较，从而限制gas的使用。
2.所有者操作
在代币合约中，通常有一个owner账户,也就是合约所有者账户，其拥有开启和暂停交易的权限。如果owner地址缺失，导致非主观的拒绝服务攻击。
在 ICO 结束后，如果特权用户丢失，其私钥可能会变为非活动状
态，此时，无法调用 finalize() 函数开启交易，那么用户就一直不能发送代
币，合约也就不能进行正常操作了。
解决 : 不能特权用户权限作为唯一判断条件，从而导致整个合约瘫痪。
